(57)【要約】  掃気効果をより有効に得られる制御を実現可能とする内燃機関の制御装置を提供する。  吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構（６６、７０）を備える。排気脈動が谷となるタイミングと合致するように可変動弁機構（６６、７０）を用いてバルブオーバーラップ期間を制御する。具体的には、排気圧力が高くなる方向に排気脈動が全体的に変化するオフセット変化が生ずる場合と、排気脈動の谷における圧力の最小値よりも排気脈動の振幅の方が大きく変化する振幅変化が生ずる場合とで、バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせる。
2011083577.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
排気脈動が谷となるタイミングと合致するように前記可変動弁機構を用いて前記バルブオーバーラップ期間を制御するオーバーラップ期間制御手段と、を備え、
前記オーバーラップ期間制御手段は、排気圧力が高くなる方向に排気脈動が全体的に変化するオフセット変化が生ずる場合と、排気脈動の谷における圧力の最小値よりも排気脈動の振幅の方が大きく変化する振幅変化が生ずる場合とで、前記バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることを特徴とする内燃機関の制御装置。
【請求項２】
前記オフセット変化が生ずる場合とは、排気通路面積およびまたは排気ガス流量に影響する１または複数の第１パラメータの変化に起因して排気脈動が変化する場合であり、
前記振幅変化が生ずる場合とは、排気弁が開く際の排気ガスのエネルギに影響する１または複数の第２パラメータの変化に起因して排気脈動が変化する場合であることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項３】
前記第１パラメータは、過給圧、閉じ側への可変ノズル開度の制御量、および吸入空気量のうちの少なくとも１つであり、
前記第２パラメータは、燃料噴射量、燃料噴射時期の遅角量、排気弁の開き時期の進角量、および吸気下死点に向けての吸気弁の閉じ時期の制御量うちの少なくとも１つであることを特徴とする請求項２記載の内燃機関の制御装置。
【請求項４】
前記内燃機関の制御装置は、排気脈動の変化が前記オフセット変化であるか前記振幅変化であるかを判別する脈動変化態様判別手段を更に備え、
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記脈動変化態様判別手段の判別結果に応じて、前記バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項５】
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記バルブオーバーラップ期間が設定されている場合において、前記オフセット変化が生じた場合には、前記バルブオーバーラップ期間が小さくなるように若しくはゼロとなるように制御し、前記振幅変化が生じた場合には、現在の前記バルブオーバーラップ期間が維持されるように若しくは前記バルブオーバーラップ期間が拡大されるように制御することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項６】
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記バルブオーバーラップ期間が設定されていない若しくは実質的に設定されていない場合において、前記オフセット変化が生じた場合には、前記バルブオーバーラップ期間を設定せず、前記振幅変化が生じた場合には、前記バルブオーバーラップ期間を設定することを特徴とする請求項４記載の内燃機関の制御装置。
【請求項７】
前記内燃機関の制御装置は、前記第１パラメータおよび前記第２パラメータのそれぞれの変化を検知するパラメータ変化検知手段を更に備え、
前記オーバーラップ期間制御手段は、変化が検知されたパラメータが前記第１パラメータであるか前記第２パラメータであるかに応じて、前記バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることを特徴とする請求項２または３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項８】
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記バルブオーバーラップ期間が設定されている場合において、前記第１パラメータが大きくなった場合には、前記バルブオーバーラップ期間が小さくなるように若しくはゼロとなるように制御し、前記第２パラメータが大きくなった場合には、現在の前記バルブオーバーラップ期間が維持されるように若しくは前記バルブオーバーラップ期間が拡大されるように制御することを特徴とする請求項７記載の内燃機関の制御装置。
【請求項９】
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記バルブオーバーラップ期間が設定されていない若しくは実質的に設定されていない場合において、前記第１パラメータが大きくなった場合には、前記バルブオーバーラップ期間を設定せず、前記第２パラメータが大きくなった場合には、前記バルブオーバーラップ期間を設定することを特徴とする請求項７記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１０】
前記第１パラメータが複数である場合において、前記第１パラメータは、排気脈動の前記最小値の変化への影響が大きいほど、前記第１パラメータが大きくなった際の前記バルブオーバーラップ期間の制御量が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項２または３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１１】
前記第２パラメータが複数である場合において、前記第２パラメータは、排気脈動の前記最小値の変化への影響が大きいほど、前記第２パラメータが大きくなった際の前記バルブオーバーラップ期間の制御量が大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項２または３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１２】
前記内燃機関の制御装置は、前記第１パラメータおよび前記第２パラメータのそれぞれを排気脈動の波形と予め対応づけた関係に基づいて、前記第１パラメータおよび前記第２パラメータのそれぞれの変化に伴う排気脈動の谷における圧力を推定する脈動波形推定手段を更に備え、
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記脈動波形推定手段により推定された排気脈動の谷における圧力に基づいて、前記バルブオーバーラップ期間を制御することを特徴とする請求項２または３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１３】
前記内燃機関の制御装置は、
排気系容積を調整する排気容積調整手段と、
排気脈動の谷における圧力を取得する排気脈動取得手段と、
前記排気系容積の拡大に伴う掃気効果の変化を予測する掃気効果予測手段と、を更に備え、
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記排気系容積を拡大する要求が出された際に、前記排気系容積の拡大が行われると有効な掃気効果が得られなくなると判断した場合には、前記排気系容積の拡大に先立って、前記バルブオーバーラップ期間が無くなるように制御するオーバーラップ制御先出し実行手段を含むことを特徴とする請求項１記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１４】
前記内燃機関は、排気エネルギによって駆動されるタービンと、当該タービンに供給される排気ガスの流量を調整するための可変ノズルとを有するターボ過給機を更に備え、
前記内燃機関の制御装置は、前記可変ノズルの開度を制御するノズル開度制御手段と、を更に備え、
前記ノズル開度制御手段は、前記排気系容積を拡大する要求が出された際に、前記排気系容積の拡大が行われると有効な掃気効果が得られなくなると判断した場合には、前記排気系容積の拡大に先立って、前記オーバーラップ制御先出し実行手段による前記バルブオーバーラップ期間の制御と同時若しくは当該制御の実行後に、前記可変ノズルの開度を閉じ側の開度に制御するノズル制御先出し実行手段を含むことを特徴とする請求項１３記載の内燃機関の制御装置。
【請求項１５】
前記内燃機関の制御装置は、前記内燃機関が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込みの有無を検知するアクセル踏込検知手段を更に備え、
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記アクセルペダルの踏み込みが検知された場合に、前記バルブオーバーラップ期間の前記制御を実行することを特徴とする請求項１乃至１４の何れか１項記載の内燃機関の制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、内燃機関の制御装置に係り、特に、可変動弁機構を備える内燃機関の制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば特許文献１には、吸排気弁の少なくとも一方のバルブタイミングを変更することで、吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を変更可能とする可変動弁機構を備える内燃機関のバルブタイミング制御装置が開示されている。この従来の制御装置では、排気脈動により生じる負圧波の排気ポート到達時期が吸排気弁のバルブオーバーラップ期間に合致するように、吸排気弁のバルブタイミングを変更するようにしている。このような制御によれば、吸気弁から筒内に新気が流入し易くなるとともに、吸気弁から流入した新気によって筒内の既燃ガスを排気弁へ確実に追い出すことができる。すなわち、いわゆる掃気効果を発揮させることができる。その結果、残留ガス量が少なくなり、筒内に吸入される新気量を向上することができる。つまり、吸気の体積効率を向上することができる。
尚、出願人は、本発明に関連するものとして、上記の文献を含めて、以下に記載する文献を認識している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】日本特開平１１−２２４９９号公報
【特許文献２】日本特開平１１−２２９９１５号公報
【特許文献３】日本特開２００９−１０３０８４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記特許文献１に記載の技術のように、掃気効果を利用するために排気脈動が谷となるタイミングに合致するようにバルブオーバーラップ期間を設定する内燃機関の制御装置が知られている。従来の内燃機関の制御装置においては、排気圧力を推定等の手法により平均値として取得したうえで、当該平均値が高くなる場合には掃気効果が小さくなると判断してバルブオーバーラップ期間を短くする制御を行うことが一般的であった。しかしながら、内燃機関の運転状態の変化に伴う排気脈動の変化のパターンとしては、次のような２通りのパターンが存在する。すなわち、排気圧力が高くなる方向に排気脈動が全体的に変化するオフセット変化が生ずるパターンと、排気脈動の谷における圧力の最小値よりも排気脈動の振幅の方が大きく変化する振幅変化が生ずるパターンである。【０００５】
上記のような２通りのパターンの何れにおいても、排気圧力の平均値としては上昇するが、オフセット変化の場合には、排気脈動の谷における圧力の最小値が高くなるのに対し、振幅変化の場合には、排気脈動の上記最小値はあまり変化しない。排気脈動の上記最小値が低くなるほど、吸気圧力と排気圧力との差圧を大きく確保できるようになり、掃気効果が大きくなる。上述した従来の（一般的な）制御において、排気脈動の変化が上記オフセット変化であった場合には、排気脈動の上記最小値が上昇するため、バルブオーバーラップ期間を短く制御することは適切であるといえる。しかしながら、排気脈動の変化が上記振幅変化であった場合には、排気脈動の上記最小値はあまり変わらないため、掃気効果が小さくなると判断してバルブオーバーラップ期間を短く制御することは適切な制御とはいえない。以上のように、従来においては、排気圧力の上昇が認められる場合に、排気脈動の変化が上記オフセット変化であるのか上記振幅変化であるのかを区別した制御がなされていない。このため、掃気効果を有効に利用するという点において、従来の制御は、未だ改善の余地を残すものであった。【０００６】
この発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、掃気効果をより有効に得られる制御を実現可能とする内燃機関の制御装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
第１の発明は、内燃機関の制御装置であって、
吸気弁開弁期間と排気弁開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間を可変とする可変動弁機構と、
排気脈動が谷となるタイミングと合致するように前記可変動弁機構を用いて前記バルブオーバーラップ期間を制御するオーバーラップ期間制御手段と、を備え、
前記オーバーラップ期間制御手段は、排気圧力が高くなる方向に排気脈動が全体的に変化するオフセット変化が生ずる場合と、排気脈動の谷における圧力の最小値よりも排気脈動の振幅の方が大きく変化する振幅変化が生ずる場合とで、前記バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることを特徴とする。【０００８】
また、第２の発明は、第１の発明において、
前記オフセット変化が生ずる場合とは、排気通路面積およびまたは排気ガス流量に影響する１または複数の第１パラメータの変化に起因して排気脈動が変化する場合であり、
前記振幅変化が生ずる場合とは、排気弁が開く際の排気ガスのエネルギに影響する１または複数の第２パラメータの変化に起因して排気脈動が変化する場合であることを特徴とする。【０００９】
また、第３の発明は、第２の発明において、
前記第１パラメータは、過給圧、閉じ側への可変ノズル開度の制御量、および吸入空気量のうちの少なくとも１つであり、
前記第２パラメータは、燃料噴射量、燃料噴射時期の遅角量、排気弁の開き時期の進角量、および吸気下死点に向けての吸気弁の閉じ時期の制御量うちの少なくとも１つであることを特徴とする。【００１０】
また、第４の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の制御装置は、排気脈動の変化が前記オフセット変化であるか前記振幅変化であるかを判別する脈動変化態様判別手段を更に備え、
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記脈動変化態様判別手段の判別結果に応じて、前記バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることを特徴とする。【００１１】
また、第５の発明は、第４の発明において、
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記バルブオーバーラップ期間が設定されている場合において、前記オフセット変化が生じた場合には、前記バルブオーバーラップ期間が小さくなるように若しくはゼロとなるように制御し、前記振幅変化が生じた場合には、現在の前記バルブオーバーラップ期間が維持されるように若しくは前記バルブオーバーラップ期間が拡大されるように制御することを特徴とする。【００１２】
また、第６の発明は、第４の発明において、
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記バルブオーバーラップ期間が設定されていない若しくは実質的に設定されていない場合において、前記オフセット変化が生じた場合には、前記バルブオーバーラップ期間を設定せず、前記振幅変化が生じた場合には、前記バルブオーバーラップ期間を設定することを特徴とする。【００１３】
また、第７の発明は、第２または第３の発明において、
前記内燃機関の制御装置は、前記第１パラメータおよび前記第２パラメータのそれぞれの変化を検知するパラメータ変化検知手段を更に備え、
前記オーバーラップ期間制御手段は、変化が検知されたパラメータが前記第１パラメータであるか前記第２パラメータであるかに応じて、前記バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることを特徴とする。【００１４】
また、第８の発明は、第７の発明において、
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記バルブオーバーラップ期間が設定されている場合において、前記第１パラメータが大きくなった場合には、前記バルブオーバーラップ期間が小さくなるように若しくはゼロとなるように制御し、前記第２パラメータが大きくなった場合には、現在の前記バルブオーバーラップ期間が維持されるように若しくは前記バルブオーバーラップ期間が拡大されるように制御することを特徴とする。【００１５】
また、第９の発明は、第７の発明において、
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記バルブオーバーラップ期間が設定されていない若しくは実質的に設定されていない場合において、前記第１パラメータが大きくなった場合には、前記バルブオーバーラップ期間を設定せず、前記第２パラメータが大きくなった場合には、前記バルブオーバーラップ期間を設定することを特徴とする。【００１６】
また、第１０の発明は、第２または第３の発明において、
前記第１パラメータが複数である場合において、前記第１パラメータは、排気脈動の前記最小値の変化への影響が大きいほど、前記第１パラメータが大きくなった際の前記バルブオーバーラップ期間の制御量が大きくなるように設定されていることを特徴とする。【００１７】
また、第１１の発明は、第２または第３の発明において、
前記第２パラメータが複数である場合において、前記第２パラメータは、排気脈動の前記最小値の変化への影響が大きいほど、前記第２パラメータが大きくなった際の前記バルブオーバーラップ期間の制御量が大きくなるように設定されていることを特徴とする。【００１８】
また、第１２の発明は、第２または第３の発明において、
前記内燃機関の制御装置は、前記第１パラメータおよび前記第２パラメータのそれぞれを排気脈動の波形と予め対応づけた関係に基づいて、前記第１パラメータおよび前記第２パラメータのそれぞれの変化に伴う排気脈動の谷における圧力を推定する脈動波形推定手段を更に備え、
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記脈動波形推定手段により推定された排気脈動の谷における圧力に基づいて、前記バルブオーバーラップ期間を制御することを特徴とする。【００１９】
また、第１３の発明は、第１の発明において、
前記内燃機関の制御装置は、
排気系容積を調整する排気容積調整手段と、
排気脈動の谷における圧力を取得する排気脈動取得手段と、
前記排気系容積の拡大に伴う掃気効果の変化を予測する掃気効果予測手段と、を更に備え、
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記排気系容積を拡大する要求が出された際に、前記排気系容積の拡大が行われると有効な掃気効果が得られなくなると判断した場合には、前記排気系容積の拡大に先立って、前記バルブオーバーラップ期間が無くなるように制御するオーバーラップ制御先出し実行手段を含むことを特徴とする。【００２０】
また、第１４の発明は、第１３の発明において、
前記内燃機関は、排気エネルギによって駆動されるタービンと、当該タービンに供給される排気ガスの流量を調整するための可変ノズルとを有するターボ過給機を更に備え、
前記内燃機関の制御装置は、前記可変ノズルの開度を制御するノズル開度制御手段と、を更に備え、
前記ノズル開度制御手段は、前記排気系容積を拡大する要求が出された際に、前記排気系容積の拡大が行われると有効な掃気効果が得られなくなると判断した場合には、前記排気系容積の拡大に先立って、前記オーバーラップ制御先出し実行手段による前記バルブオーバーラップ期間の制御と同時若しくは当該制御の実行後に、前記可変ノズルの開度を閉じ側の開度に制御するノズル制御先出し実行手段を含むことを特徴とする。【００２１】
また、第１５の発明は、第１乃至第１４の発明の何れかにおいて、
前記内燃機関の制御装置は、前記内燃機関が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込みの有無を検知するアクセル踏込検知手段を更に備え、
前記オーバーラップ期間制御手段は、前記アクセルペダルの踏み込みが検知された場合に、前記バルブオーバーラップ期間の前記制御を実行することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２２】
第１の発明によれば、掃気効果を利用するべくバルブオーバーラップ期間を制御する際に、排気脈動の変化が上記オフセット変化であるか上記振幅変化であるかに応じて、バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることにより、掃気効果をより有効に得られる制御を実現できるようになる。【００２３】
第２の発明によれば、上記第１パラメータが変化する場合と上記第２パラメータが変化する場合とで、バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることにより、掃気効果をより有効に得られる制御を実現できるようになる。【００２４】
第３の発明によれば、上記オフセット変化および上記振幅変化を識別するパラメータを明らかにしたうえで、変化するパラメータが何であるかを考慮して、バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることにより、掃気効果をより有効に得られる制御を実現できるようになる。【００２５】
第４の発明によれば、排気脈動の変化が上記オフセット変化および上記振幅変化のどちらであるかを実際に判別したうえで、当該判別結果に基づいてバルブオーバーラップ期間の制御が異なるものとされる。これにより、掃気効果をより有効に得られる制御を実現できるようになる。【００２６】
第５の発明によれば、バルブオーバーラップ期間が設定されている場合において、排気脈動の変化の判別結果に応じて、バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることにより、掃気効果をより有効に得られるようになる。【００２７】
第６の発明によれば、バルブオーバーラップ期間が設定されていない場合若しくは実質的に設定されていない場合において、排気脈動の変化の判別結果に応じて、バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることにより、掃気効果をより有効に得られるようになる。【００２８】
第７の発明によれば、第１パラメータまたは第２パラメータの変化に応じて、排気脈動の変化が上記オフセット変化および上記振幅変化のどちらであるかが実際に判別される。そして、当該判別結果に基づいてバルブオーバーラップ期間の制御が異なるものとされる。これにより、掃気効果をより有効に得られる制御を実現できるようになる。【００２９】
第８の発明によれば、バルブオーバーラップ期間が設定されている場合において、第１パラメータまたは第２パラメータの変化を利用した排気脈動の変化の判別結果に応じて、バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることにより、掃気効果をより有効に得られるようになる。【００３０】
第９の発明によれば、バルブオーバーラップ期間が設定されていない場合若しくは実質的に設定されていない場合において、第１パラメータまたは第２パラメータの変化を利用した排気脈動の変化の判別結果に応じて、バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることにより、掃気効果をより有効に得られるようになる。【００３１】
第１０の発明によれば、複数の第１パラメータ内の個々のパラメータ間における排気脈動の最小値の変化への影響（寄与度）の相違を考慮することにより、掃気効果をより引き出せるようにバルブオーバーラップ期間をより正確に制御できるようになる。【００３２】
第１１の発明によれば、複数の第２パラメータ内の個々のパラメータ間における排気脈動の最小値の変化への影響（寄与度）の相違を考慮することにより、掃気効果をより引き出せるようにバルブオーバーラップ期間をより正確に制御できるようになる。【００３３】
第１２の発明によれば、上記第１パラメータおよび上記第２パラメータのそれぞれを排気脈動の波形と予め対応づけた関係に基づいて、上記第１パラメータおよび上記第２パラメータのそれぞれの変化に伴う排気脈動の谷における圧力を推定したうえで、当該結果に応じてバルブオーバーラップ期間が制御される。このような手法によっても、上記第１パラメータが変化する場合と上記第２パラメータが変化する場合とで、バルブオーバーラップ期間の制御が異なるものとなる。このため、掃気効果をより有効に得られる制御を実現できるようになる。【００３４】
第１３の発明によれば、掃気効果の利用中において排気系容積を拡大する要求が出された際に、内燃機関の加速不良やドライバビリティの悪化を良好に抑制することが可能となる。【００３５】
第１４の発明によれば、排気系容積を拡大した際に生ずる過給遅れを最小限に抑制することができる。【００３６】
第１５の発明によれば、排気脈動の変化が上記振幅変化となり易い状況下で本発明のバルブオーバーラップ制御を実行することにより、掃気効果をより有効に引き出すことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。
【図２】図１に示すシステムにおけるディーゼル機関の一つの気筒の断面を示す図である。
【図３】体積効率向上制御実行中の吸気圧力および排気圧力とクランク角度との関係を示す図である。
【図４】排気圧力の平均値が高くなる方向に排気脈動が変化する際の２つのパターンＡ、Ｂを説明するための図である。
【図５】本発明の実施の形態１において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図６】本発明の実施の形態１におけるバルブオーバーラップ期間の制御によって掃気効果を有効に引き出せる状況を説明するためのタイムチャートである。
【図７】排気脈動の谷における圧力の最小値の上昇に対する第１および第２パラメータのそれぞれの寄与度を説明するための図である。
【図８】本発明の実施の形態２において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図９】本発明の実施の形態３において、第１および第２パラメータのそれぞれの変化に伴う排気脈動の変化を算出するために使用される実験式（関係式）の傾向を表した図である。
【図１０】本発明の実施の形態３において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１１】排気系容積を調整するための遮断弁の開閉領域を説明するための図である。
【図１２】遮断弁の開閉に伴う排気脈動の波形の変化を表した図である。
【図１３】本発明の実施の形態４の制御の概要を説明するためのタイムチャートである。
【図１４】本発明の実施の形態４において実行されるルーチンのフローチャートである。
【図１５】遮断弁を開いた状態での、排気脈動の谷における圧力の最小値の上昇に対する第１および第２パラメータのそれぞれの寄与度を説明するための図である。
【図１６】遮断弁を開いた際に掃気効果を諦めてＶＮ開度を閉じ側の開度にする制御Ａに対する、遮断弁を開いた際に掃気効果を継続する制御Ｂのメリットを説明するための図である。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ディーゼル機関
１２  インジェクタ
１８  排気マニホールド
２０  排気通路
２２  ターボ過給機
２２ａ  タービン
２２ｂ  コンプレッサ
２２ｃ  可変ノズル
２６  吸気通路
３２  吸気マニホールド
３６  エアフローメータ
４２  遮断弁
４４  アクセルポジションセンサ
４６  吸気圧センサ
４８  排気圧センサ
５０  ＥＣＵ(Electronic Control Unit)
６２  クランク角センサ
６４  吸気弁
６６  吸気可変動弁機構
６８  排気弁
７０  排気可変動弁機構
７２  吸気カム角センサ
７４  排気カム角センサ
【発明を実施するための形態】
【００３９】
実施の形態１．
［内燃機関のシステム構成］
図１は、本発明の実施の形態１のシステム構成を説明するための図である。図１に示すシステムは、４サイクルのディーゼル機関（圧縮着火内燃機関）１０を備えている。ディーゼル機関１０は、車両に搭載され、その動力源とされているものとする。本実施形態のディーゼル機関１０は、直列４気筒型であるが、本発明におけるディーゼル機関の気筒数および気筒配置はこれに限定されるものではない。
【００４０】
ディーゼル機関１０の各気筒には、燃料を筒内に直接噴射するインジェクタ１２が設置されている。各気筒のインジェクタ１２は、共通のコモンレール１４に接続されている。コモンレール１４内には、サプライポンプ１６によって加圧された高圧の燃料が貯留されている。そして、このコモンレール１４から各気筒のインジェクタ１２へ燃料が供給される。各気筒から排出される排気ガスは、排気マニホールド１８によって集合され、排気通路２０に流入する。
【００４１】
ディーゼル機関１０は、可変ノズル型のターボ過給機２２を備えている。ターボ過給機２２は、排気ガスの排気エネルギによって作動するタービン２２ａと、タービン２２ａと一体的に連結され、タービン２２ａに入力される排気ガスの排気エネルギによって回転駆動されるコンプレッサ２２ｂとを有している。更に、ターボ過給機２２は、タービン２２ａに供給される排気ガスの流量を調整するための可変ノズル（ＶＮ）２２ｃを有している。
【００４２】
可変ノズル２２ｃは、図示省略するアクチュエータ（例えば、電動モータ）によって開閉動作可能になっている。可変ノズル２２ｃの開度を小さくすると、タービン２２ａの入口面積が小さくなり、タービン２２ａに吹き付けられる排気ガスの流速を速くすることができる。その結果、コンプレッサ２２ｂおよびタービン２２ａの回転数（以下、「ターボ回転数」と称する）が上昇するので、過給圧を上昇させることができる。逆に、可変ノズル２２ｃの開度を大きくすると、タービン２２ａの入口面積が大きくなり、タービン２２ａに吹き付けられる排気ガスの流速が遅くなる。その結果、ターボ回転数が降下するので、過給圧を低下させることができる。
【００４３】
ターボ過給機２２のタービン２２ａは、排気通路２０の途中に配置されている。タービン２２ａよりも下流側の排気通路２０には、排気ガスを浄化する排気浄化装置２４が設けられている。
【００４４】
ディーゼル機関１０の吸気通路２６の入口付近には、エアクリーナ２８が設けられている。エアクリーナ２８を通って吸入された空気は、ターボ過給機２２のコンプレッサ２２ｂで圧縮された後、インタークーラ３０で冷却される。インタークーラ３０を通過した吸入空気は、吸気マニホールド３２により分配されて、各気筒に流入する。
【００４５】
吸気通路２６におけるインタークーラ３０と吸気マニホールド３２との間には、吸気絞り弁３４が設置されている。また、吸気通路２６におけるエアクリーナ２８の下流近傍には、吸入空気量を検出するエアフローメータ３６が設置されている。
【００４６】
吸気通路２６の吸気マニホールド３２の近傍には、ＥＧＲ通路３８の一端が接続されている。ＥＧＲ通路３８の他端は、排気通路２０の排気マニホールド１８に接続されている。ＥＧＲ通路３８の途中には、ＥＧＲ弁４０が設けられている。このＥＧＲ弁４０の開度を変えることにより、ＥＧＲ通路３８を通る排気ガス量、すなわち外部ＥＧＲガス量を調整することができる。
【００４７】
更に、排気マニホールド１８とＥＧＲ通路３８との接続部位には、排気系容積（より具体的には、タービン２２ａよりも上流側の排気系容積）を調整するための遮断弁４２が設置されている。この遮断弁４２は、ＥＧＲ弁４０の上流側（排気マニホールド１８側）においてＥＧＲ通路３８を遮断可能に構成されている。
【００４８】
このような遮断弁４２によって排気マニホールド１８とＥＧＲ通路３８とを遮断した状態では、ＥＧＲ通路３８やＥＧＲクーラの容積が排気系容積に加わらなくなるので、開弁時と比べ、ＥＧＲ通路３８とＥＧＲクーラとを合わせた容積の分だけ、排気系容積を小さくすることができる。このように、遮断弁４２によれば、排気系容積を可変とすることができる。
【００４９】
また、本実施形態のシステムは、ディーゼル機関１０が搭載された車両のアクセルペダルの踏み込み量を検出するアクセルポジションセンサ４４と、吸気圧力（過給圧）を検出する吸気圧センサ４６と、排気圧力を検出する排気圧センサ４８と、ＥＣＵ（Electronic  Control  Unit）５０とを更に備えている。ＥＣＵ５０には、上述した各種のセンサおよびアクチュエータが接続されている。ＥＣＵ５０は、各センサの出力に基づき、所定のプログラムに従って各アクチュエータを作動させることにより、ディーゼル機関１０の運転状態を制御する。
【００５０】
図２は、図１に示すシステムにおけるディーゼル機関１０の一つの気筒の断面を示す図である。以下、ディーゼル機関１０について更に説明する。図２に示すように、ディーゼル機関１０のクランク軸６０の近傍には、クランク軸６０の回転角度、すなわちクランク角を検出するクランク角センサ６２が取り付けられている。このクランク角センサ６２は、ＥＣＵ５０に接続されている。ＥＣＵ５０は、クランク角センサ６２の検出信号に基づいて、エンジン回転数を算出することもできる。
【００５１】
また、ディーゼル機関１０は、吸気弁６４の開弁特性を可変とする吸気可変動弁機構６６と、排気弁６８の開弁特性を可変とする排気可変動弁機構７０とを備えている。吸気可変動弁機構６６および排気可変動弁機構７０の具体的な構成は、特に限定されるものではなく、カムシャフトの位相を変化させることによって開閉時期を連続的に可変とする位相可変機構のほか、カムを電気モータで駆動する機構、電磁駆動弁などを用いることもできる。
【００５２】
また、吸気カム軸および排気カム軸の近傍には、それぞれのカム軸の回転角度、すなわち、吸気カム角および排気カム角を検出するための吸気カム角センサ７２および排気カム角センサ７４がそれぞれ配置されている。これらのセンサ７２、７４は、ＥＣＵ５０に接続されている。ＥＣＵ５０は、これらのセンサ７２、７４の検出信号に基づいて、吸気弁６４および排気弁６８の開閉時期の進角量を算出することもできる。
【００５３】
吸気可変動弁機構６６や排気可変動弁機構７０によれば、排気弁６８の開弁期間と吸気弁６４の開弁期間とが重なるバルブオーバーラップ期間（以下、単に「バルブオーバーラップ期間」若しくは「Ｏ／Ｌ期間」という）の長さを変化させることができる。
【００５４】
［排気脈動を利用した掃気効果によって体積効率を向上させる体積効率向上制御］
図３は、体積効率向上制御実行中の吸気圧力および排気圧力とクランク角度との関係を示す図である。
図３に示すように、吸気圧力は、脈動が小さく、クランク角度に関わらずにほぼ一定となる。これに対し、排気圧力は、各気筒の排気弁６８から排気ガスが間欠的に排出されるのに伴って、大きく脈動（周期的に変動）する。
【００５５】
図３に示す波形は、排気圧力の脈動（以下、「排気脈動」）の谷となるタイミングと合致するように、正のバルブオーバーラップ期間（Ｏ／Ｌ期間）が設定されている状態を示している。また、図３に示す波形は、ターボ効率が良い状態で過給がなされることにより、排気圧力に対して吸気圧力（過給圧）が高められた状態を示している。このような状態においては、図３中にハッチングを付して表された領域が、すなわち、バルブオーバーラップ期間において排気圧力よりも吸気圧力の方が高くなる領域が、十分に確保されるようになる。その結果、新気が筒内に流入し易くなるとともに、流入した新気によって筒内の既燃ガスを速やかに排気ポートへ追い出す効果（いわゆる、掃気効果）が十分に得られるようになる。
【００５６】
上記のような掃気効果は、図３中にハッチングを付して示す領域が大きくなるほど、大きくなる。従って、当該領域が大きく確保されるように、吸気可変動弁機構６６を用いた吸気弁の開き時期の調整や排気可変動弁機構７０を用いた排気弁の閉じ時期の調整に基づくバルブオーバーラップ期間の調節を行うこととすれば、掃気効果を十分に得ることができるようになる。このようにして、掃気効果を利用する体積効率向上制御を実行することにより、残留ガス量を十分に少なくし、その分、筒内に充填される新気の量を増やすことができる。つまり、吸気の体積効率ηＶを増大させることができる。その結果、ディーゼル機関１０のトルクを良好に向上させることができる。また、上記のように、上記領域が大きくなるほど、すなわち、排気脈動の谷における圧力の最小値が低くなるほど、掃気効果が大きくなる。従って、掃気効果を高めるうえで、当該最小値を精度良く推定できることは重要である。
【００５７】
［実施の形態１の特徴部分］
図４は、排気圧力の平均値が高くなる方向に排気脈動が変化する際の２つのパターンＡ、Ｂを説明するための図である。尚、図４において、細線で示す波形は、変化前の排気脈動を示し、実線で示す波形は、変化後の排気脈動を示している。
１つ目のパターンＡは、図４（Ａ）に示すように、排気圧力が高くなる方向に排気脈動が全体的に変化するオフセット変化である。この場合には、掃気効果を高めるうえで重要な排気脈動の谷における圧力の最小値が上昇することになる。もう１つのパターンＢは、図４（Ｂ）に示すように、排気脈動の谷における圧力の最小値よりも排気脈動の振幅の方が大きく変化する振幅変化である。この場合には、排気脈動の上記最小値は、あまり変化せずに排気脈動の振幅が大きくなる。図４（Ｂ）では、上記最小値が変化していないものを一例として示している。
【００５８】
上記のような２通りのパターンＡ、Ｂの何れにおいても、排気圧力の平均値としては上昇するが、オフセット変化の場合には、排気脈動の上記最小値が高くなるのに対し、振幅変化の場合には、排気脈動の上記最小値はあまり変化しない。既述したように、排気脈動の谷における圧力の最小値が低くなるほど、吸気圧力と排気圧力との差圧を大きく確保できるようになり、掃気効果が大きくなる。ところが、従来の内燃機関においては、排気圧力を推定等の手法により平均値として取得したうえで、当該平均値が高くなる場合には掃気効果が小さくなると判断してバルブオーバーラップ期間を短くする制御を行うことが一般的であった。このような従来の制御では、排気脈動の変化が上記オフセット変化であった場合には、排気脈動の上記最小値が上昇するため、バルブオーバーラップ期間を短く制御することは適切であるといえる。しかしながら、排気脈動の変化が上記振幅変化であった場合には、排気脈動の上記最小値はあまり変わらないため、掃気効果が小さくなると判断してバルブオーバーラップ期間を短く制御することは適切な制御とはいえない。
【００５９】
以上のように、排気脈動の変化には、上記オフセット変化と上記振幅変化という現象の異なる２つのパターンＡ、Ｂが存在する。従って、これら２つのパターンＡ、Ｂのそれぞれに対して異なる思想で制御を行わなければ、掃気効果を十分に引き出すことができない。そうであるのに、従来の制御では、両変化の識別がなされておらず、また、物理現象から両変化を識別するパラメータ（因子）が確定されていない。そこで、本実施形態では、上記オフセット変化と上記振幅変化という２つの変化を以下のように規定し、かつ、各変化の要因となる第１パラメータおよび第２パラメータを確定した。
【００６０】
すなわち、本実施形態では、図４（Ａ）に示すオフセット変化は、主に、排気流路面積および排気マニホールド１８を流れる排気ガス流量の変化に伴って生ずる変化であるものと規定している。そして、このようなオフセット変化を生じさせる要因となる第１パラメータとしては、過給圧、閉じ側への可変ノズル２２ｃの開度（以下、「ＶＮ開度」と略する）の制御量、および吸入空気量（過給圧の検知により代用可）が該当するものとしている。これらの第１パラメータが大きくなると、排気圧力が高くなる。より具体的には、過給圧が高くなると、吸入空気量が増えるので、排気マニホールド１８を流れる排気ガス流量が増えて排気圧力が高くなる。閉じ側へのＶＮ開度の制御量が増えると（つまり、可変ノズル２２ｃが絞られると）、排気流路面積が狭くなり、排気圧が高くなる。
【００６１】
また、本実施形態では、図４（Ｂ）に示す振幅変化は、主に、排気弁６８が開く際の排気ガスのエネルギの変化に伴って生ずる変化であるものと規定している。そして、このような振幅変化を生じさせる要因となるパラメータとしては、燃料噴射量、燃料噴射時期の遅角量、排気弁６８の開き時期の進角量、および吸気下死点に向けての吸気弁６４の閉じ時期の制御量が該当するものとしている。これらの第２パラメータが大きくなると、排気圧力が高くなる。より具体的には、燃料噴射量が増えると、筒内圧が上昇し、排気弁６８が開く際の排気ガスの圧力が上昇し、（排気マニホールド１８における）排気圧力が高くなる。燃料噴射時期の遅角量が増えると、燃焼が行われる時期が遅くなり、排気弁６８が開く際の排気ガスの圧力が上昇し、排気圧力が高くなる。排気弁６８の開き時期の進角量が増えると、より筒内圧が高い状態で排気弁６８が開くことになるので、排気弁６８が開く際の排気ガスの圧力が上昇し、排気圧力が高くなる。また、吸気下死点に向けての吸気弁６４の閉じ時期の制御量が大きくなると（つまり、吸気弁６４の閉じ時期が吸気下死点に近づけられると）、実圧縮比が高くなり、圧縮端での圧力および温度が上昇する。その結果、排気弁６８が開く際の排気ガスの圧力が上昇し、排気圧力が高くなる。
【００６２】
そのうえで、本実施形態では、これら第１および第２のパラメータの変化（増大）に基づき、排気圧上昇要因が生じていると判断した場合に、排気脈動の変化が上記オフセット変化であるのか上記振幅変化であるのかに応じて、バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせるようにした。
【００６３】
図５は、上記の機能を実現するために、本発明の実施の形態１においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
図５に示すルーチンでは、先ず、アクセルペダルの踏み込みの有無がアクセルポジションセンサ４４の出力を利用して判別される（ステップ１００）。その結果、アクセルペダルの踏み込みが検知された場合には、掃気効果を利用するためのバルブオーバーラップ期間（Ｏ／Ｌ）の設定中であるか否かが判別される（ステップ１０２）。
【００６４】
上記ステップ１０２において、Ｏ／Ｌ設定中ではないと判定された場合には、次いで、排気圧の上昇要因が発生したか否かが判別される（ステップ１０４）。具体的には、上記第１または第２パラメータが大きくなる方向に変化したか否かが各種センサの出力変化や各種アクチュエータの制御値の変化の情報に基づいて判別される。この場合には、例えば、可変ノズル２２ｃの開度が閉じ側に制御されたか否か、若しくは燃料噴射量が増やされたか否か等が判別される。
【００６５】
上記ステップ１０４において排気圧力の上昇要因の発生が認められた場合には、排気脈動のオフセット変化による排気圧の上昇であるか否かが判別される（ステップ１０６）。具体的には、本ステップ１０６では、第１パラメータ（過給圧、ＶＮ開度など）の何れかの増加が検知された場合には、排気脈動のオフセット変化による排気圧力の上昇が生じたと判定され、第２パラメータ（燃料噴射量、燃料噴射時期等）の何れかの増加が検知された場合には、排気脈動の振幅変化による排気圧の上昇が生じたと判定される。
【００６６】
上記ステップ１０６においてオフセット変化による排気圧力の上昇が生じるケースであると判定された場合には、正のＯ／Ｌ期間の設定が禁止される（ステップ１０８）。これにより、Ｏ／Ｌ期間が設定されていない状態（Ｏ／Ｌ期間が微小であるために実質的にＯ／Ｌ期間が設定されていないといえる状態を含む）が維持される。一方、上記ステップ１０６の判定が不成立である場合、つまり、振幅変化による排気圧力の上昇が生じるケースであると判定された場合には、吸気圧力（過給圧）と排気圧力との差分が算出されたうえで（ステップ１１０）、当該差分に応じた正のＯ／Ｌ期間が設定される（ステップ１１２）。具体的には、当該差分が大きいほど、正のＯ／Ｌ期間がより長くなるように制御される。
【００６７】
一方、上記ステップ１０２においてＯ／Ｌ設定中であると判定された場合にも、上記ステップ１０４と同様の処理によって、排気圧力の上昇要因が発生したか否かが判別される（ステップ１１４）。その結果、排気圧力の上昇要因の発生が認められた場合には、上記ステップ１０６と同様の処理によって、排気脈動のオフセット変化による排気圧力の上昇であるか否かが判別される（ステップ１１６）。
【００６８】
上記ステップ１１６においてオフセット変化による排気圧の上昇が生じるケースであると判定された場合には、吸気圧力（過給圧）と排気圧力との差分が算出されたうえで（ステップ１１８）、当該差分が所定の閾値に対して縮小したか否かが判別される（ステップ１２０）。その結果、上記差分が上記閾値に対して縮小したと判定された場合、つまり、現在のＯ／Ｌ期間では有効な掃気効果を得ることができないと判断できる場合には、正のＯ／Ｌ期間が短くなるように制御される（ステップ１２２）。尚、本ステップ１２２では、上記差分の縮小の程度によっては、Ｏ／Ｌ期間が無くなるように制御してもよい。
【００６９】
一方、上記ステップ１１６の判定が不成立である場合、つまり、振幅変化による排気圧の上昇が生じるケースであると判定された場合には、現状のＯ／Ｌ期間が維持される（ステップ１２４）。尚、本ステップ１２４では、振幅変化によって排気脈動の圧力の最小値が低くなるケースでは、正のＯ／Ｌ期間を拡大してもよい。
【００７０】
図６は、本発明の実施の形態１におけるバルブオーバーラップ期間の制御によって掃気効果を有効に引き出せる状況を説明するためのタイムチャートである。
図６に示すタイムチャートは、図６（Ｆ）に示すように、アクセルペダルの踏み込みに伴う加速時に、上記パラメータの増大の一例として、燃料噴射量が増量された状況を示している。燃料噴射量が増量すると、図６（Ｅ）に示すように、排気圧力（の平均値）が上昇する。このような場合に、既述した従来の制御では、図６（Ｄ）に示すように、掃気効果を有効に利用できないと判断し、一律に正のＯ／Ｌ期間が縮小されていた。
【００７１】
これに対し、以上説明した図５に示すルーチンの処理によれば、排気圧力の上昇が発生した場合に、排気圧力の上昇要因の識別が行われる。そして、排気脈動の変化がオフセット変化であるのか振幅変化であるのかに応じて、バルブオーバーラップ期間の制御が異なるものとされる。具体的には、図６（Ｂ）、（Ｃ）に示すように、排気脈動の変化がオフセット変化ではなく振幅変化であると判定された場合には、Ｏ／Ｌ期間の設定中であれば、図６（Ａ）に示すように、正のＯ／Ｌ期間の設定が維持される。これにより、排気圧力が上昇しても実際には正のＯ／Ｌ期間の設定を抑制する必要のない当該状況下（振幅変化時）において、掃気効果を利用できるようになる。このため、以上のような処理によれば、上記従来の制御と比べ、掃気効果をより有効に引き出すことができるようになる。
【００７２】
また、上記ルーチンでは、アクセルペダルの踏み込みが検知された場合に、上述したバルブオーバーラップ期間の制御が実行される。アクセルペダルの踏み込みが検知された場合には（より具体的には、アクセルペダルの踏み込みがなされた後の加速初期においては）、要求トルクを発生させるべく燃料噴射量が増やされるが、過給遅れがあるため過給圧は直ちに上昇しない。そのような期間、つまり、第１パラメータである過給圧は増大せずに第２パラメータである燃料噴射量が増大する期間では、排気脈動の変化は上記振幅変化となる。従って、アクセルペダルの踏み込み時（特に加速初期）に、本実施形態のバルブオーバーラップ期間の制御を行うようにすることで、上記従来の制御では生かせなかった期間中において、掃気効果をより有効に引き出すことができるようになる。
【００７３】
また、図１１を参照して後述するように、ディーゼル機関１０における低回転低負荷側の運転領域は、排気エミッション性能の向上のためにＥＧＲ制御の実行を伴うモード領域とされている。ディーゼル機関１０の運転領域が上記モード領域にある状況からアクセルペダルが踏み込まれることによって、運転領域が当該モード領域の外の領域（高回転高負荷側の領域）に移行する場合がある。このような場合においても、アクセルペダルの踏み込みに伴って燃料噴射量が増やされる。更に、この場合には、モード領域内においてスモーク排出の抑制のために行われていたアフター噴射が実行されなくなるので、タービン２２ａに供給される排気ガスのエネルギが減少する。その結果、アフター噴射を止めることによりターボ回転数が上がりにくくなり、燃料噴射量が増量されているが、過給圧の立ち上がりが遅れ易い状態となる。従って、このようなアクセルペダルの踏み込み時（モード領域から外れる時）に、本実施形態のバルブオーバーラップ期間の制御を行うようにすることで、上記従来の制御では生かせなかった期間中において、掃気効果をより有効に引き出すことができるようになる。
【００７４】
尚、上述した実施の形態１においては、ＥＣＵ５０が上記図５に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「オーバーラップ期間制御手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０６または１１６の処理を実行することにより前記第４の発明における「脈動変化態様判別手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ５０が上記ステップ１０６または１１６の処理を実行することにより前記第７の発明における「パラメータ変化検知手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ５０が上記ステップ１００の処理を実行することにより前記第１５の発明における「アクセル踏込検知手段」が実現されている。
【００７５】
実施の形態２．
次に、図７および図８を参照して、本発明の実施の形態２について説明する。
本実施形態のシステムは、図１、２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図５に示すルーチンに代えて後述する図８に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００７６】
図７は、排気脈動の谷における圧力の最小値の上昇に対する第１および第２パラメータのそれぞれの寄与度を説明するための図である。
図７に示す各パラメータの寄与度は、重回帰解析によって標準回帰係数として得られる値である。上記第１および第２パラメータには、相互に影響し合うパラメータが含まれている。例えば、ＶＮ開度を閉じ側に制御すると、排気圧力が上昇する一方でターボ回転数が高くなるので過給圧が高くなることがある。このような寄与度の設定によれば、そのようなパラメータ間の相互作用を含めて、各パラメータが、排気脈動の上記最小値の上昇に対してどれくらいの程度で影響を与えているかを把握することができる。
【００７７】
図７に示す関係では、上記第１パラメータに該当するパラメータである過給圧（および吸入空気量）および閉じ側へのＶＮ開度の制御量については、寄与度がプラス側の値となるように設定されている。寄与度がプラス側に大きくなることは、第１パラメータの増大によって、排気脈動の上記最小値がより大きく上昇することを意味している。また、過給圧の寄与度は、ＶＮ開度の上記制御量の寄与度に対して２倍強となるように設定されている。このことは、過給圧を所定量だけ増大させた場合には、ＶＮ開度の上記制御量を所定量だけ増大させた場合と比べ、上記最小値の上昇度合いが２倍強となることを示している。
【００７８】
また、図７に示す関係では、上記第２パラメータに該当するパラメータである燃料噴射量、燃料噴射時期の遅角量、排気弁６８の開き時期の進角量、および吸気下死点に向けての吸気弁６４の閉じ時期の制御量については、寄与度がマイナス側の値となるように設定されている。寄与度がマイナス側に大きくなることは、第２パラメータの増大によって、排気脈動の上記最小値がより大きく下降することを意味している。また、これらの４つのパラメータについてのマイナス側での寄与度の相対的な大小関係の設定は、図７に示す通りである。
【００７９】
本実施形態では、上記のように設定された各パラメータの寄与度を、排気圧力の上昇要因が発生した場合のバルブオーバーラップ期間の制御量の調整に反映させるようにしている。以下、図８に示すルーチンを参照して、具体的な処理の一例について説明する。
【００８０】
図８は、本発明の実施の形態２におけるバルブオーバーラップ期間の制御を実現するために、ＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図８において、実施の形態１における図５に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００８１】
図８に示すルーチンでは、アクセルペダルの踏み込みが検知された場合において（ステップ１００）、排気圧の上昇要因が発生したと判定された場合には（ステップ１０４）、次いで、今回の排気圧力の上昇要因となるパラメータの寄与度が取得される（ステップ２００）。ＥＣＵ５０は、第１および第２パラメータのそれぞれに対して上記図７に示すような関係で定められた寄与度を記憶しており、ここでは、該当するパラメータの寄与度の記憶値が取得される。
【００８２】
次に、上記ステップ２００において取得された寄与度に基づいて、今回の排気圧力の上昇要因となるパラメータの増大に伴って変化した排気脈動の上記最小値が算出（推定）されたうえで、吸気圧力（過給圧）と当該最小値の算出値との差分が算出される（ステップ２０２）。本実施形態で規定する寄与度は、対応するパラメータが所定量だけ増大した際の排気脈動の最小値の上昇度合いを示す度合いである。従って、今回の排気圧力の上昇要因となるパラメータの増大量と当該パラメータの寄与度が判れば、両者の積から得られる上記最小値の上昇量とＥＣＵ５０に記憶されている排気脈動の所定の基準波形とに基づいて、排気脈動の上記最小値を算出することができる。また、本ステップ２０２で算出される差分は、次のステップ２０４において、正のＯ／Ｌ期間を決定する際に使用される。
【００８３】
次に、上記ステップ２００において取得された寄与度を反映させたＯ／Ｌ期間の制御が実行される（ステップ２０４）。具体的には、既にＯ／Ｌ期間が設定されている場合であれば、取得された寄与度がプラス側に大きいほど、Ｏ／Ｌ期間が短くなるように制御され、取得された寄与度がマイナス側に大きいほど、Ｏ／Ｌ期間が長くなるように制御される。また、現時点でＯ／Ｌ期間が設定されていない場合であれば、取得された寄与度がプラス側の値の場合にはＯ／Ｌ期間の設定が禁止され、取得された寄与度がマイナス側に大きいほど、より長いＯ／Ｌ期間が設定されるように制御される。
【００８４】
以上説明した図８に示すルーチンによれば、排気圧力の上昇要因が発生した場合のバルブオーバーラップ期間の調整量が、排気圧力の上昇要因となるパラメータの寄与度の符号の向きおよび大きさに応じて、フィードフォワード的に変更される。図７を参照して既述したように、排気脈動の変化がオフセット変化となるように影響を与える第１パラメータのそれぞれは、寄与度がプラス側の値となるように設定されており、排気脈動の変化が振幅変化となるように影響を与える第２パラメータのそれぞれは、寄与度がマイナス側の値となるように設定されている。つまり、上記図８に示すルーチンの処理において、各パラメータの寄与度を反映させてバルブオーバーラップ期間の制御を行うことによっても、上述した実施の形態１と同様に、排気脈動の変化がオフセット変化である場合と振幅変化である場合とで、バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることが実現されている。そして、上記ルーチンの処理によっても、排気圧力が上昇しても実際には正のＯ／Ｌ期間の設定を抑制する必要のない当該状況下（振幅変化時）において、掃気効果を利用できるようになる。このため、本実施形態の制御によっても、上記従来の制御と比べ、掃気効果をより有効に引き出すことができるようになる。
【００８５】
また、本実施形態では、上記図７に示すように、第１パラメータに関してはプラス側においてパラメータ毎に寄与度の大きさが設定されており、第２パラメータに関してはマイナス側においてパラメータ毎に寄与度の大きさが設定されている。これにより、排気圧力の上昇要因の発生が認められた場合に、排気脈動の変化がオフセット変化であるのか振幅変化であるのかに応じてバルブオーバーラップ期間の制御を切り替えるだけでなく、今回の排気圧力の上昇要因となるパラメータの寄与度のプラス側或いはマイナス側の大きさ（つまり、排気脈動の最小値の変化への影響の大きさ）に応じて、バルブオーバーラップ期間の制御量が調整されるようになる。より具体的には、当該寄与度が大きいほど、Ｏ／Ｌ期間の制御量が大きく調整される。このため、排気圧力の上昇が認められた場合に、上述した実施の形態１の制御と比べ、掃気効果をより引き出せるようにバルブオーバーラップ期間をより正確に制御できるようになる。
【００８６】
ところで、上述した実施の形態２においては、各パラメータの寄与度を反映させてバルブオーバーラップ期間の制御を行うことによって、排気脈動の変化がオフセット変化である場合と振幅変化である場合とで、バルブオーバーラップ期間の制御が異なるものとされている。しかしながら、本発明におけるバルブオーバーラップ期間の制御は、このような手法に限定されるものではなく、例えば、排気脈動の詳細な波形を検知可能な排気圧力センサを備えている場合には、次のような制御を行うようにしてもよい。すなわち、先ず、当該排気圧力センサにより検知される排気脈動の最小値を利用して、吸気圧力との差分を取得する。そして、その後に第１または第２のパラメータがある量だけ大きくなった場合に、変化が生じたパラメータの変化量と当該パラメータの上記寄与度とを利用して、排気脈動の最小値の変化を推定することで、当該パラメータの変化後の上記差分を推定する。そして、推定された差分に応じた期間となるようにバルブオーバーラップ期間をフィードフォワード的に制御する。このような制御によれば、上記排気圧力センサにより現状の上記差分を把握することができるので、第１または第２パラメータの変化に応じてバルブオーバーラップ期間をフィードフォワード的に制御する際の制御基準値を正確に得られるようになる。そして、排気圧力の上昇要因（第１または第２パラメータ）に応じたバルブオーバーラップ期間の制御量を当該上昇要因毎（パラメータ毎）に正確に区別することが可能となる。
【００８７】
また、排気脈動の詳細な波形を検知可能な排気圧力センサを備えている場合には、例えば、当該排気圧力センサによって得られる排気脈動の波形を参照して、排気脈動の変化が上記オフセット変化であるのか上記振幅変化であるのかを判断し、その判断結果に応じて、バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせてもよい。
【００８８】
尚、上述した実施の形態２においては、ＥＣＵ５０が上記図８に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「オーバーラップ期間制御手段」が実現されている。
【００８９】
実施の形態３．
次に、図９および図１０を参照して、本発明の実施の形態３について説明する。
本実施形態のシステムは、図１、２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図５に示すルーチンに代えて後述する図１０に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【００９０】
図９は、本発明の実施の形態３において、第１および第２パラメータのそれぞれの変化に伴う排気脈動の変化を算出するために使用される実験式（関係式）の傾向を表した図である。より具体的には、図９（Ａ）は、上記オフセット変化を生じさせる要因となる第１パラメータに対する排気脈動の変化を規定した実験式Ａの傾向を示しており、図９（Ｂ）は、上記振幅変化を生じさせる要因となる第２パラメータの変化に対する排気脈動の変化を規定した実験式Ｂの傾向を示している。
【００９１】
図９（Ａ）に示すように、実験式Ａでは、第１パラメータが大きくなるほど（つまり、排気圧力が上昇する側への第１パラメータの変化量が大きくなるほど）、排気脈動の変化量におけるオフセット変化分が大きくなるように規定されている。また、実験式Ａでは、第１パラメータの値の増減に応じて、排気脈動の変化量における振幅変化分があまり変化しないように規定されている。このような実験式Ａの傾向は、上記図４（Ａ）に示すオフセット変化の傾向を捉えたものとなっている。また、実施の形態２において既述したように、第１パラメータの中のパラメータ間（例えば、過給圧とＶＮ開度）で、排気脈動の変化に対する寄与度が異なるものとなる。従って、第１パラメータに関する実験式Ａは、厳密には、パラメータが過給圧であるかＶＮ開度であるかに応じて、パラメータの値の増減に応じた排気脈動の変化の度合いが異なるように規定されるものである。
【００９２】
一方、図９（Ｂ）に示すように、実験式Ｂでは、第２パラメータが大きくなるほど（つまり、排気圧力が上昇する側への第２パラメータの変化量が大きくなるほど）、排気脈動の変化量における振幅変化分が大きくなるように規定されている。また、実験式Ｂでは、第２パラメータが大きくなることに対して、排気脈動の変化量におけるオフセット変化分が同じままであるかマイナス側に大きくなるように規定されている。このような実験式Ｂの傾向は、上記図４（Ｂ）に示す振幅変化の傾向を捉えたものとなっている。また、第２パラメータに関する実験式Ｂも、厳密には、第１パラメータと同様に、第２パラメータの中のパラメータ間（例えば、燃料噴射量と燃料噴射時期）で、パラメータの値の増減に応じた排気脈動の変化の度合いが異なるように規定されるものである。
【００９３】
本実施形態では、第１および第２パラメータのそれぞれの変化に対する排気脈動の変化の傾向（関係）を、上記実験式ＡおよびＢのような実験式を用いて規定したうえで、ディーゼル機関１０の運転中における各パラメータの変化に伴う排気脈動の変化をパラメータ毎に算出するようにした。そして、そのようにして算出（推定）されるパラメータ毎の排気脈動の変化分を足し合わせて得た排気脈動の波形（特に谷における圧力の最小値）に基づいて、バルブオーバーラップ期間を制御するようにした。
【００９４】
図１０は、上記の機能を実現するために、本実施の形態３においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。尚、図１０において、実施の形態１における図５に示すステップと同一のステップについては、同一の符号を付してその説明を省略または簡略する。
【００９５】
図１０に示すルーチンでは、アクセルペダルの踏み込みが検知された場合において（ステップ１００）、排気圧の上昇要因が発生したと判定された場合には（ステップ１０４）、次いで、ステップ３００〜ステップ３１０の判別処理がそれぞれ実行される。これらのステップの処理は、何れも、第１パラメータまたは第２パラメータが大きくなったか否かを判別する処理である。
【００９６】
具体的には、ステップ３００では、ＶＮ開度が閉じ側に制御されたか（閉じ側へのＶＮ開度の制御量が増えたか）否かが判別される。ステップ３０２では、過給圧（吸入空気量）が増えたか否かが判別される。ステップ３０４では、燃料噴射量が増えたか否かが判別される。ステップ３０６では、燃料噴射時期の遅角量が増えたか（例えば、メイン噴射後にアフター噴射が行われたか）否かが判別される。ステップ３０８では、排気弁６８の開き時期の進角量が増えたか否かが判別される。ステップ３１０では、吸気下死点に向けての吸気弁６４の閉じ時期の制御量が増えたか否かが判別される。
【００９７】
上記ステップ３００において、閉じ側へのＶＮ開度の制御量が増えたと判定された場合には、ＶＮ開度の上記制御量の変化に対する排気脈動の変化を規定した実験式Ａ１（上記図９に示す実験式Ａのような傾向を有する実験式）を用いて、ＶＮ開度の上記制御量の変化に対する排気脈動のオフセット変化分および振幅変化分が算出される（ステップ３１２）。
【００９８】
上記ステップ３０２において、過給圧が増えたと判定された場合には、過給圧の変化に対する排気脈動の変化を規定した実験式Ａ２（≒実験式Ａ）を用いて、過給圧の変化に対する排気脈動のオフセット変化分および振幅変化分が算出される（ステップ３１４）。
【００９９】
上記ステップ３０４において、燃料噴射量が増えたと判定された場合には、燃料噴射量の変化に対する排気脈動の変化を規定した実験式Ｂ１（≒実験式Ｂ）を用いて、燃料噴射量の変化に対する排気脈動のオフセット変化分および振幅変化分が算出される（ステップ３１６）。
【０１００】
上記ステップ３０６において、燃料噴射時期の遅角量が増えたと判定された場合には、燃料噴射時期の遅角量の変化に対する排気脈動の変化を規定した実験式Ｂ２（≒実験式Ｂ）を用いて、燃料噴射時期の遅角量の変化に対する排気脈動のオフセット変化分および振幅変化分が算出される（ステップ３１８）。
【０１０１】
上記ステップ３０８において、排気弁６８の開き時期の進角量が増えたと判定された場合には、排気弁６８の開き時期の進角量の変化に対する排気脈動の変化を規定した実験式Ｂ３（≒実験式Ｂ）を用いて、排気弁６８の開き時期の進角量の変化に対する排気脈動のオフセット変化分および振幅変化分が算出される（ステップ３２０）。
【０１０２】
上記ステップ３１０において、吸気下死点に向けての吸気弁６４の閉じ時期の制御量が増えたと判定された場合には、吸気弁６４の閉じ時期の上記制御量の変化に対する排気脈動の変化を規定した実験式Ｂ４（≒実験式Ｂ）を用いて、吸気弁６４の閉じ時期の上記制御量の変化に対する排気脈動のオフセット変化分および振幅変化分が算出される（ステップ３２２）。
【０１０３】
次に、上記ステップ３１２〜３２２の処理により各パラメータとの関係で算出が行われた排気脈動のオフセット変化分および振幅変化分の積算がそれぞれ実行される（ステップ３２４、３２６）。次いで、排気脈動の所定の基準波形に対して、上記ステップ３２４および３２６で算出されたオフセット変化分および振幅変化分のそれぞれの積算値を反映させることにより、今回の排気圧力の上昇要因の発生に伴う変化後の排気脈動の波形が算出（推定）される（ステップ３２８）。
【０１０４】
次に、吸気圧力（過給圧）と上記ステップ３２８において算出された排気脈動の最小値との差分が算出される（ステップ３３０）。次いで、算出された差分に応じて、正のバルブオーバーラップ期間の補正量が算出される（ステップ３３２）。より具体的には、上記ステップ３２４〜３２８の処理によれば、上記オフセット変化を生じさせる要因である第１パラメータが大きくなった場合であれば、排気脈動の最小値が大きくなるように排気脈動の波形が算出される。このため、この場合には、上記差分が小さくなる。一方、上記振幅変化を生じさせる要因であると第２パラメータが大きくなった場合であれば、排気脈動の最小値は同じ値のままで若しくは当該最小値が小さくなるように排気脈動の波形が算出される。このため、この場合には、上記差分は変わらないか若しくは大きくなる。本ステップ３３２では、上記差分が小さくなる場合には、Ｏ／Ｌ期間の設定中であればＯ／Ｌ期間が短くなるように制御され、Ｏ／Ｌ期間が未設定であった場合であればＯ／Ｌ期間の設定が禁止される。上記差分が変わらない場合には、Ｏ／Ｌ期間の設定が維持される。また、上記差分が大きくなる場合には、Ｏ／Ｌ期間の設定中であればＯ／Ｌ期間が長くなるように制御され、Ｏ／Ｌ期間が未設定であった場合であればＯ／Ｌ期間の設定が実行される。
【０１０５】
以上説明した図１０に示すルーチンによれば、排気圧力の上昇要因が発生した場合に、排気圧力の上昇要因となる第１または第２パラメータのそれぞれの排気脈動の変化分を足し合わせて得た排気脈動の波形に基づいて、バルブオーバーラップ期間が制御される。図９（Ａ）および（Ｂ）に示す実験式ＡおよびＢによれば、排気脈動の変化がオフセット変化となるように影響を与える第１パラメータについては、第１パラメータが大きくなるほど、オフセット変化分が大きくなるように規定されており、排気脈動の変化が振幅変化となるように影響を与える第２パラメータについては、第２パラメータが大きくなるほど、振幅変化分が大きくなるように規定されている。つまり、上記図１０に示すルーチンの処理において、上記実験式Ａ、Ｂのような傾向を有する各自の実験式Ａ１、Ｂ１等に従ってパラメータ毎に算出した排気脈動の変化分を足し合わせて得た排気脈動の波形に基づいてバルブオーバーラップ期間の制御を行うことによっても、上述した実施の形態１と同様に、排気脈動の変化がオフセット変化である場合と振幅変化である場合とで、バルブオーバーラップ期間の制御を異ならせることが実現されている。そして、上記ルーチンの処理によっても、排気圧力が上昇しても実際には正のＯ／Ｌ期間の設定を抑制する必要のない当該状況下（振幅変化時）において、掃気効果を利用できるようになる。このため、本実施形態の制御によっても、上記従来の制御と比べ、掃気効果をより有効に引き出すことができるようになる。
【０１０６】
尚、上述した実施の形態３においては、ＥＣＵ５０が上記図１０に示すルーチンの一連の処理を実行することにより前記第１の発明における「オーバーラップ期間制御手段」が実現されている。
また、ＥＣＵ５０が上記ステップ３００〜３２８の処理を実行することにより前記第１２の発明における「脈動波形推定手段」が実現されている。
【０１０７】
実施の形態４．
次に、図１１乃至図１６を参照して、本発明の実施の形態４について説明する。
本実施形態のシステムは、図１、２に示すハードウェア構成を用いて、ＥＣＵ５０に図２に示すルーチンに代えて後述する図１４に示すルーチンを実行させることにより実現することができるものである。
【０１０８】
図１１は、排気系容積を調整するための遮断弁４２の開閉領域を説明するための図である。図１２は、遮断弁４２の開閉に伴う排気脈動の波形の変化を表した図である。
図１１に示すように、ディーゼル機関１０の運転領域における低回転低負荷側の領域は、ＥＧＲ制御の実行を伴うモード領域となっている。図１２に示すように、遮断弁４２を閉じると、排気系容積が縮小するので排気脈動が強くなる。そこで、当該モード領域よりも高負荷側の領域では、掃気効果を利用してトルク向上を図るため、遮断弁４２が閉じられるようになっている。ただし、遮断弁４２を閉じた場合には、図１２に示すように、排気圧力のピーク値が上昇する。このため、ターボ過給機２２（タービン２２ａ）の保護などの観点により、図１１に示すように、高回転高負荷側の運転領域では、遮断弁４２を開くようにする必要がある。
【０１０９】
図１３は、本発明の実施の形態４の制御の概要を説明するためのタイムチャートである。
図１３中において「掃気効果大ライン」と指示されたトルク曲線は、遮断弁４２が閉じていることで排気脈動が大きく生成されている状態で排気脈動が谷となるタイミングにＯ／Ｌ期間を合致させることにより、掃気効果を有効に利用している場合の曲線を示している。このような掃気効果の利用中において、上述したターボ過給機２２の保護などの理由により遮断弁４２が何らの配慮なしに開かれると、排気脈動が弱くなるので、掃気効果の減少、或いは、吸気圧力が排気圧力よりも低くなることによる吸気側への排気ガスの逆流が生ずることとなる。その結果、図１３中に「掃気効果判断ミスライン」と指示されたトルク曲線が示すように、一時的にトルクが大きく低下するという次なる課題が発生する。
【０１１０】
そこで、本実施形態では、遮断弁４２が開いている時と閉じている時の双方での排気脈動の状態をディーゼル機関１０の運転中に常時推定（予測）するようにした。そして、ディーゼル機関１０の運転中に遮断弁４２を開く要求が出された際に、遮断弁４２が開かれると有効な掃気効果が得られなくなると判断した場合には、図１３中に「掃気効果あきらめライン」と指示されたトルク曲線が示すように、遮断弁４２の開放に先立って、バルブオーバーラップ期間が無くなるように制御するようにした。この場合には、更に、遮断弁４２の開放に先立って、バルブオーバーラップ期間が無くなるようにする上記制御と同時若しくは当該制御の実行後に、ＶＮ開度を閉じ側の開度に制御するようにした。言い換えれば、先ず、バルブオーバーラップ期間が無くなるように制御され、当該制御と同時若しくは当該制御の実行後に、ＶＮ開度が閉じ側の開度に制御される。そして、その後に、遮断弁４２が開放される。遮断弁４２の開放に先立って、このようなＶＮ開度の制御をも実行することにより、遮断弁４２の開放後にＶＮ開度を閉じ側の開度に制御する場合と比べ、ＶＮ開度の調整により速やかに過給圧を高めることができるので、図１３に示すように、過給遅れを最小限に抑えることができる。
【０１１１】
一方、本実施形態では、遮断弁４２を開く要求が出された際に、遮断弁４２を開いても掃気効果を確保できると判断した場合には、図１３中に「掃気効果継続ライン」と指示された一点鎖線のトルク曲線が示すように、低くなる掃気効果に合わせるようにバルブオーバーラップ期間を適切に縮小したうえで、掃気効果を継続的に利用するようにした。
【０１１２】
図１４は、上記の機能を実現するために、本実施の形態４においてＥＣＵ５０が実行する制御ルーチンを示すフローチャートである。
図１４に示すルーチンでは、掃気効果の利用中に遮断弁４２を開く要求があるか否かが判別される（ステップ４００）。その結果、遮断弁４２を開く要求があると判定された場合には、現在のＯ／Ｌ期間の制御量が取得される（ステップ４０２）。
【０１１３】
次に、遮断弁４２が開いている時と閉じている時の双方での排気脈動の状態（排気脈動の谷における圧力の最小値）が取得される（ステップ４０４）。本ステップ４０４では、上記図８に示すルーチンのステップ２０２の処理と同様の処理によって排気脈動の状態（上記最小値）が算出されるものとする。図１５は、遮断弁４２を開いた状態での、排気脈動の谷における圧力の最小値の上昇に対する第１および第２パラメータのそれぞれの寄与度を説明するための図である。尚、上記図７に示す寄与度は、遮断弁４２が閉じた状態での寄与度を示している。既述したように、遮断弁４２が開いている状態では、遮断弁４２が閉じている状態と比べ、排気脈動が弱くなる。従って、図１５を図７と比較して判るように、遮断弁４２が開いている状態での寄与度は、遮断弁４２が閉じている状態での寄与度に対して、各パラメータ間の相対的な大小の比率は同じままで全体的に小さくなるように設定されている。
【０１１４】
上記ステップ４０４では、上記図７に示す寄与度と上記図１５に示す寄与度とを参照して、遮断弁４２が開いている時と閉じている時の双方での排気脈動の状態（排気脈動の上記最小値）が取得される。尚、このような寄与度を用いた排気脈動の状態の取得に代え、上述した実施の形態３の手法のように、パラメータ毎に排気脈動の変化を規定した実験式を用いて、遮断弁４２が開いている時と閉じている時の双方での排気脈動の状態を算出して取得するものであってもよい。この場合には、遮断弁４２が開いている時と閉じている時のそれぞれに対応する実験式を予め規定して備えておくようにする。
【０１１５】
次に、遮断弁４２が開いている時の排気脈動の状態の取得（予測）結果に基づき、遮断弁４２が開かれると有効な掃気効果が得られなくなる状況であるか否かが判別される（ステップ４０６）。より具体的には、本ステップ４０６では、遮断弁４２が開いている時の排気脈動の上記最小値の取得（予測）結果と吸気圧力の検出値とに基づいて、吸気圧力が排気圧力よりも高くなる領域が所定の閾値以下に減少したか、或いは吸気圧力が排気圧力よりも高くなる領域が逆転したか否かが判別される。その結果、本ステップ４０６の判定が不成立である場合、すなわち、遮断弁４２が開かれても掃気効果を維持できる状況であると判定（予測）された場合には、低くなる掃気効果に合わせるようにＯ／Ｌ期間が適切に縮小されることで正のＯ／Ｌ期間の設定が維持され（ステップ４０８）、掃気効果が継続的に利用される。
【０１１６】
一方、上記ステップ４０６において、遮断弁４２が開かれると有効な掃気効果が得られなくなる状況であると判定（予測）された場合には、次いで、遮断弁４２が開いている時と閉じている時の双方に対して、掃気効果の程度を示す指標値が算出される（ステップ４１０）。具体的には、本ステップ４１０では、吸気圧力が排気圧力よりも高くなる領域の大きさに基づいて、当該領域が大きいほど、上記指標値が大きくなるように算出される。尚、吸気圧力が排気圧力よりも高くなる領域の大きさは、吸気圧力と排気圧力との差分に基づき取得することができる。
【０１１７】
次に、上記ステップ４１０において算出された、遮断弁４２が開いている時と閉じている時の掃気効果の上記指標値の差に基づいて、遮断弁４２が開かれるとトルク段差が発生するか否かが判別される（ステップ４１２）。具体的には、本ステップ４１２では、上記指標値の上記差が所定の閾値よりも大きい場合には、トルク段差が発生すると判断される。
【０１１８】
上記ステップ４１２において、遮断弁４２が開かれるとトルク段差が発生すると判定された場合には、正のＯ／Ｌ期間が縮小若しくは当該Ｏ／Ｌ期間の設定が禁止される（ステップ４１４）。次いで、ＶＮ開度が閉じ側の開度に制御され、（ステップ４１６）、その後、遮断弁４２が開放される（ステップ４１８）。
【０１１９】
以上説明した図１４に示すルーチンによれば、掃気効果の利用中において遮断弁４２を開く要求が出された際に、遮断弁４２が開かれると有効な掃気効果が得られなくなると判断した場合には、遮断弁４２の開放に先立って、バルブオーバーラップ期間が無くなるように制御される。掃気効果の利用中において遮断弁４２が開かれると有効な掃気効果が得られなくなる条件を予測できずに遮断弁４２が開かれると、既述したようにトルクの低下が生ずる。そして、このようなトルク低下が発生したことを吸入空気量の変化によって事後的に検知してＯ／Ｌ期間の設定を禁止するようにする手法（図１３中の「掃気効果判断ミスライン」参照）では、ディーゼル機関１０の加速不良やドライバビリティの悪化が生じてしまう。その一方で、このような問題を回避するために遮断弁４２が開かれる前に一律にＯ／Ｌ期間の設定を禁止するようにすると、遮断弁４２が開かれても掃気効果が確保できる状況であった場合には、得られるはずの掃気効果が得られなくなる。これにより、ディーゼル機関１０の加速不良やドライバビリティの悪化が生じてしまう。これに対し、上記ルーチンの処理によれば、掃気効果の利用中において遮断弁４２を開く要求が出された際に、遮断弁４２が開かれると有効な掃気効果が得られなくなる状況であるか否かの予測が行われたうえで、予測結果に応じて、バルブオーバーラップ期間を遮断弁４２の開放に先立って縮小若しくは禁止するかどうかが判断される。これにより、掃気効果の利用中において遮断弁４２を開く要求が出された際に、ディーゼル機関１０の加速不良やドライバビリティの悪化を良好に抑制することが可能となる。
【０１２０】
また、上記ルーチンによれば、掃気効果の利用中において遮断弁４２を開く要求が出された際に、遮断弁４２が開かれると有効な掃気効果が得られなくなると判断した場合には、バルブオーバーラップ期間が無くなるようにする上記制御だけでなくＶＮ開度を閉じる制御が、遮断弁４２の開放に先立って実行される。掃気効果を有効に得るためには、排気圧力が低い状態が必要であるため、開き側のＶＮ開度が使用される。このため、掃気効果の利用中は、絶対値としては過給圧が低くなっている。その結果、そのような掃気効果の利用中に遮断弁４２を開く際にＯ／Ｌ期間を狭めて掃気効果の利用を諦めるようにすると、過給圧が低い状態となる。このため、遮断弁４２が開いた後にＶＮ開度を閉じ側の開度に制御することによって過給圧を確保しようとすると、図１３中に示すようにトルク段差（トルクの上昇が停滞している状態）が発生してしまう。このようなトルク段差は、加速停止感を生じさせてしまう。これに対し、上記ルーチンの処理によれば、ＶＮ開度を閉じる制御が、遮断弁４２の開放に先立って実行される。これにより、Ｏ／Ｌ期間を狭めて遮断弁４２を開いた際に生ずる過給遅れを最小限に抑制することができる。
【０１２１】
図１６は、遮断弁４２を開いた際に掃気効果を諦めてＶＮ開度を閉じ側の開度にする制御Ａに対する、遮断弁４２を開いた際に掃気効果を継続する制御Ｂのメリットを説明するための図である。
図１６は、吸気圧力（過給圧）と排気圧力との関係でターボ過給機２２の特性を表した図である。図１６に示すように、吸気圧力が比較的低い領域では、ターボ効率が良く、排気圧力の上昇に対して吸気圧力が良好に上昇するが、吸気圧力が比較的高い領域では、ターボ効率が悪く、排気圧力の上昇に対する吸気圧力の上昇が鈍くなる。従って、ターボ効率の良い低吸気圧力領域では、吸気圧力が排気圧力（排気脈動の最小値）よりも高い状況を作り易く、掃気効果を利用し易くなる。逆に、ターボ効率の悪い高吸気圧力領域では、吸気圧力が排気圧力（排気脈動の最小値）よりも高い状況を作りにくく、掃気効果を利用しにくくなる。
【０１２２】
ターボ効率の良い上記領域は、ターボ効率の優れた開き側の所定開度にＶＮ開度を制御することで実現することができる。また、図１６に示すように、このようなターボ効率の良い開度にＶＮ開度が制御された状態からＶＮ開度が閉じ側の開度に制御された場合、或いは当該状態からディーゼル機関１０の運転領域が高回転高負荷領域に移行した場合には、ターボ効率の良い領域からターボ効率の悪い領域に移行することになる。
【０１２３】
掃気効果の利用中において遮断弁４２を開く要求が出された際には、状況によっては、ＶＮ開度をターボ効率の良い開度に維持したまま低過給圧下で掃気効果を利用する制御Ａと、Ｏ／Ｌ期間を狭めて掃気効果を諦めつつＶＮ開度を閉じ側の開度に制御することで高過給圧を得るようにする制御Ｂのどちらを実行した場合であっても、要求トルク（吸入空気量）を得ることができる場合がある。そのような状況下では、ターボ効率の良い状態を使用することで燃費上有利となる上記制御Ａ（掃気効果利用継続）を選択することが好ましい。
【０１２４】
尚、上述した実施の形態４においては、ＥＣＵ５０が、上記ステップ４１８の処理を実行することにより前記第１３の発明における「排気容積調整手段」が、上記ステップ４０４の処理を実行することにより前記第１３の発明における「排気脈動取得手段」が、上記ステップ４０６、４１０、および４１２の処理を実行することにより前記第１３の発明における「掃気効果予測手段」が、上記ステップ４１８の処理に先立って上記ステップ４１４の処理を実行することにより前記第１３の発明における「オーバーラップ制御先出し実行手段」が、それぞれ実現されている。
また、ＥＣＵ５０が、上記ステップ４１６の処理を実行することにより前記第１４の発明における「ノズル開度制御手段」が、上記ステップ４１８の処理に先立って上記ステップ４１６の処理を実行することにより前記第１４の発明における「ノズル制御先出し実行手段」が、それぞれ実現されている。
【図１】
2011083577.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年3月7日(2012.3.7)
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2011083577.tif 000019
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2011083577.tif 000020
【国際調査報告】
2011083577.tif 000021
2011083577.tif 000022